Ваш радиоприемник

Сворень Рудольф Анатольевич

Главную особенность супергетеродина можно определить так: какую бы станцию ни принимал этот замечательный приемник, он всегда усиливает и детектирует сигнал только одной частоты. Конечно, это звучит странно, так как частоты у всех станций разные. Как же можно принимать сигналы разных частот и в то же время усиливать сигналы только одной частоты? Неужели все переменные токи, которые наводятся в антенне приемника, «стригут под одну гребенку» по стандартному образцу и у всех у них частота становится одинаковой?

Да, именно так. Теперь вас, наверное, интересует, что дает такая стандартизация и как она практически осуществляется.

Прежде чем говорить об этом, нам придется

сделать три шага назад, вспомнить три важных положения, о которых уже шла речь раньше.

Первое. Еще в начале книги упоминалось, что ток сложной формы можно представить в виде суммы гармонических (синусоидальных) составляющих определенных частот. Теперь мы знаем, что в случае необходимости можно выделить ту или иную составляющую с помощью колебательного контура.

Второе. Когда шла речь о модуляции, было отмечено, что наряду с основной, несущей частотой передатчик излучает еще и две боковые — верхнюю и нижнюю (рис. 29). Так, например, если несущая частота 200 кгц модулируется низкой частотой 10 кгц, то неизбежным и, кстати говоря, главным продуктом модуляции будут суммарная (верхняя) частота 210 кгц и разностная (нижняя) 190 кгц. Это не просто теоретический прием — с помощью колебательных контуров из модулированного сигнала можно выделить все три высокочастотные составляющие — 190, 200 и 210 кгц.

Третье. Мы уже говорили, что новые составляющие в каком-либо сигнале появляются лишь в том случае, когда этот сигнал подвергается нелинейным искажениям, когда определенным образом меняется форма его кривой. Если высокую и низкую частоту из предыдущего примера мы пропустим через обычное сопротивление, то никаких новых составляющих, никаких боковых частот не получим. На выходе сопротивления будет то же самое, что и на входе, те же 200 и те же 10 кгц.

Другое дело, если вместо сопротивления поставить «нелинейный элемент», например, полупроводниковый диод или лампу, способную изменять форму сигнала. Только в этом случае, подвергаясь одновременному «искажению», оба сигнала помимо обычных гармоник совместными усилиями создадут две новые гибридные составляющие с суммарной и разностной частотой. Процесс этот идет независимо от соотношения основных частот — если вместо 10 кгц мы возьмем 150, то получим суммарную частоту 350 кгц и разностную 50 кгц.

После этих небольших отступлений переходим к принципу супергетеродинного приема. На рис. 57 вы видите предельно упрощенную схему, поясняющую главную идею работы супера.

Рис. 57

Лампа Л₁ это гептод (рис. 40, г), из всех сеток которого для простоты показаны только две управляющие. На первую подается сигнал, точнее огромное количество сигналов из антенны, ко второй подводится переменное высокочастотное напряжение от вспомогательного генератора — гетеродина, с которым мы скоро познакомимся подробно. Предварительно заметим, что частоту гетеродина можно плавно изменять в широких пределах. Показанный на упрощенной схеме каскад называется преобразователем частоты.

Режим лампы Л₁ специально подобран так, что она создает некоторые нелинейные искажения и в результате в анодном токе появляются составляющие, которых не было ни на одном из двух входов лампы. Среди новых составляющих будет целая серия гибридов —

суммарных и разностных частот «гетеродинной породы». Гетеродин создаст такие «гибриды» для каждой станции, сигнал которой попадет на сетку лампы. На рисунке приведена таблица, где можно найти несколько числовых примеров, показывающих, чему будут равны суммарные и разностные частоты для разных станций. В первом примере частота гетеродина меньше, а во втором больше частоты принимаемого сигнала, однако суть дела от этого не меняется.

Интересны четыре последних примера, но прежде чем комментировать их, еще несколько слов о самой схеме. В анодную цепь преобразователя включен двухконтурный филыр L₁C₂, L₂C₃. Так же, как и в любом другом резонансном усилителе (рис. 56), этот фильтр выделит из всех составляющих анодного тока только ту, на частоту которой он настроен. Так, если контуры настроены на 100 кгц, то из всех составляющих, которые появятся при частоте гетеродина 500 кгц, в анодной цепи выделится только разностная частота, соответствующая принимаемому сигналу 400 кгц. Если изменить частоту гетеродина и сделать ее равной 510 кгц, то на смену этому сигналу уже придет другой — с частотой 410 кгц, так как теперь именно он совместно с гетеродином создаст разностную частоту 100 кгц, на которую настроен анодный двухконтурный фильтр. Одним словом, изменяя частоту гетеродина, можно будет выделить разностную частоту 100 кгц, полученную от любого сигнала действующего в антенне приемника.

Дети всегда чем-то похожи на родителей. Разностная частота, которую выделит анодный контур, оказывается промодулированной точно так же, как и участвовавший в ее создании сигнал принимаемой станции. Это значит, что если с двухконтурного фильтра высокочастотное напряжение разностной частоты мы подведем к детектору, то получим такой же низкочастотный ток, какой получили бы при детектировании основного сигнала.

На пути от преобразователя к детектору можно усилить сигнал разностной (обычно ее называют промежуточной) частоты и с помощью колебательных контуров тщательно отделить его от других составляющих.

Итак, главная идея супергетеродинного приема ясна — с помощью гетеродина и преобразователя мы прежде всего превращаем сигнал принимаемой станции в сигнал промежуточной (разностной) частоты и именно его усиливаем и детектируем. Это дает возможность довольно простыми средствами получить высокую чувствительность и избирательность на всех диапазонах. Во-первых, в усилителе промежуточной частоты (ПЧ) можно применить большое число контуров, так как они всегда настроены на одну и ту же частоту и конструктивно выполняются очень просто. Каждый такой контур — это катушка и конденсатор постоянной емкости — никаких переключателей и конденсаторов настройки, как в приемнике прямого усиления. Во-вторых, поскольку усиливаемая частота всегда одинакова, то «супер» обладает одинаковой чувствительностью и избирательностью на всех диапазонах.

И, наконец, если сделать промежуточную частоту не очень высокой, то контуры смогут легко ослаблять соседние станции (точнее, их разностные частоты), а электронные лампы будут избавлены от специфических трудностей, связанных с усилением очень высоких частот. В нашей стране для всех приемников установлена единая стандартная промежуточная частота 465 кгц, которая лежит в промежутке между диапазонами длинных и средних волн. На этой частоте усилитель НЧ работает примерно в таких же благоприятных условиях, как приемник прямого усиления в конце ДВ диапазона.